EDA技术基础3虚拟仪器使用实用教案

本章(bn zhn)要点 指示(zhsh)器件的使用 仪器的参数设置 常用虚拟仪器的使用返回(fnhu)第1页/共40页第一页，共41页。3.1 3.1 常用指示(zhsh)(zhsh)器件的使用 1. 1.电压表、电流表的使用 在指示器件库（IndicatorsIndicators）中提供有电压表（VoltmeterVoltmeter）和电流表（AmmeterAmmeter），如图3-13-1所示，双击电压表或电流表，屏幕弹出仪表设置对话框，单击ValueValue选项卡，设置仪表参数，图3-3-2 2中的ResistanceResistance栏用于设置内阻，一般为提高测量精度，电压表的内阻要设置大一些(yxi)(yxi)，电流表的内阻要设置小一些(yxi)(yxi)；ModeMode下拉列表框用于选择交流（ACAC）、直流（DCDC）工作方式。第2页/共40页第二页，共41页。 2.电压探测器、灯泡、条形光柱的使用 电压探测器相当于一个发光二极管，但它是一个单端元件，当其端电压大于设定值时，探测器被点亮。 灯泡的额定电压对交流信号而言是指其最大值，当加在灯泡两端的电压在额定电压的50%100%时，灯泡一边亮；当在额定电压的100%150%时，灯泡两边亮；当大于额定电压的150%时，灯泡被烧毁。对于直流而言，灯泡发出稳定(wndng)的灯光；对于交流而言，灯泡将一闪一闪地发光。 条形光柱类似于几个LED发光二极管的串联，当电压超过某个电压值时，相应的LED之下的数个LED全部点亮，它可以指示当前的电平状态。 第3页/共40页第三页，共41页。 3.数码管的使用 七段数码管的每一段与引脚之间有唯一的对应(duyng)关系，在某一引脚上加高电平，其对应(duyng)的数码段就发光显示，如果要用七段数码管显示十进制数，需加上一个译码电路。 带译码的8421数码管有4个引脚线，从左到右分别对应(duyng)4位二进制数的高位至低位，可显示0F之间的16个数。 数码管有两类，即七段数码管（SEVEN_SEG_DISPLAY）和带译码的8421数码管（DCD_HEX），其外观(wigun)如图3-5所示。返回(fnhu)第4页/共40页第四页，共41页。3.2 3.2 常用(chn yn)(chn yn)虚拟仪器的使用 3.2.1 3.2.1 仪器的基本操作 3.2.2 3.2.2 数字万用表（MultimeterMultimeter） 3.2.3 3.2.3 函数信号(xnho)(xnho)发生器(Function Generator) (Function Generator) 3.2.4 3.2.4 功率计（WattmeterWattmeter） 3.2.5 3.2.5 双踪示波器（OscilloscopeOscilloscope） 3.2.6 3.2.6 波特图示仪（Bode PlotterBode Plotter） 3.2.7 3.2.7 字信号(xnho)(xnho)发生器（Word GeneratorWord Generator） 3.2.8 3.2.8 逻辑分析仪（Logic AnalyzerLogic Analyzer）3.2.9 3.2.9 逻辑转换仪（Logic ConverterLogic Converter） 第5页/共40页第五页，共41页。3.2.1 3.2.1 仪器(yq)(yq)的基本操作 虚拟仪器(yq)(yq)有仪器(yq)(yq)按钮、仪器(yq)(yq)图标和仪器(yq)(yq)面板3 3种表示方式。图3-63-6所示为数字万用表的图标、面板图及仪器(yq)(yq)工具栏，图标上有对应的接线柱。 仪器(yq)(yq)存放在仪器(yq)(yq)库栏，移动光标到适当位置单击放置该仪器(yq)(yq)。仪器(yq)(yq)的图标用于连接线路。双击仪器(yq)(yq)图标可打开仪器(yq)(yq)的面板。 返回(fnhu)第6页/共40页第六页，共41页。3.2.2 3.2.2 数字(shz)(shz)万用表（MultimeterMultimeter） 数字万用表可以在电路两节点之间测量交直流电压、交直流电流、电阻和分贝值，它能自动(zdng)(zdng)调整量程。图3-73-7所示为数字万用表的图标和面板图。 1.数字万用表的测量方法 电压、电流测量 选择面板(min bn)上的【V】按钮或【A】按钮将万用表设置为测量第7页/共40页第七页，共41页。电压或测量电流，测量电压时万用表与被测电路相并联(bnglin)，测量电流时万用表串接在被测电路中。 根据测量的信号是交流还是直流，通过面板上的【】按钮或【】按钮来切换。 电阻测量 测量某电路的电阻，需将万用表两表笔与被测电路相并联(bnglin)，选择面板上的【】按钮，启动电路后，在面板上就可以读出测量的阻值。 在测量电阻时应注意： 电路中必须有一个接地点，否则无法测出电阻阻值。 测量的电路中不能存在交直流信号源，否则测量结果不准确。 multiSIM提供的万用表电阻挡无法判断二极管、三极管的好坏。第8页/共40页第八页，共41页。 由于数字万用表测量的是有效值，而交流电压(diny)源的电压(diny)为最大值，两者之间为0.707倍的关系，所以测出的输入交流电压(diny)为14.142V，测出的输出直流电压(diny)为18.722V。返回(fnhu)第9页/共40页第九页，共41页。3.2.3 函数(hnsh)信号发生器(Function Generator) 函数信号发生器可以输出正弦波、三角波和方波三种波形，输出波形的频率、幅度、直流偏置电压及占空比等参数均可以调节，修改时可直接在面板(min bn)(min bn)上设置。 第10页/共40页第十页，共41页。 1.连接方式 函数信号发生器有3个输出端：即“”端、“Common”端和“”端，通常它与电路的连接有两种方式。 单极性连接方式。 将“Common”端子与公共地GND连接，“”端或“”端与电路的输入相连，这种方式适用于普通的电路。 双极性连接方式。 将“”端与电路输入中的“”端相连，将“”端与电路输入的“”端相连，这种方式一般(ybn)用于信号源与差分输入的电路相连，如差分放大器、运算放大器等。 2.应用举例 图3-11所示为函数信号发生器的两种连接方式，两个信号发生器的参数设置相同，均为输出频率1kHz，幅度2V的正弦波，第11页/共40页第十一页，共41页。它们分别接到示波器的A、B通道，示波器的两通道参数设置也相同，从输出(shch)波形看，双极性连接方式输出(shch)信号的幅度为单极性连接方式输出(shch)信号幅度的2倍。返回(fnhu)第12页/共40页第十二页，共41页。3.2.4 3.2.4 功率(gngl)(gngl)计（WattmeterWattmeter） 功率计用于测量(cling)(cling)电路中的平均功率和功率因子，在进行电路连接时，标V V两个端子为电压输入端口，与测试电路并联；标I I的两个端子为电流输入端口，与测试电路串联。 图3-133-13所示为纯电阻负载和感性负载电路的平均功率和功率因数的测试，其中电压源输出为峰值电压。从图中可得知纯电阻负载电路的功率为99.998W99.998W，功率因子为1 1；感性负载电路的功率为71.729W71.729W，功率因子为0.8470.847。返回(fnhu)第13页/共40页第十三页，共41页。3.2.5 3.2.5 双踪示波器（OscilloscopeOscilloscope） 示波器可以直观地观测信号的时域波形，系统提供(tgng)(tgng)了数字式存储示波器，可以观察到瞬间变化的波形。图3-143-14所示为示波器的图标和面板图 。第14页/共40页第十四页，共41页。 1. 1.扫描时基选择 Scale Scale（扫描时间）表示X X轴方向每一刻度代表的时间，一般初始设置扫描时间与被测电路中的信号周期一致。 X position X position（X X位移）表示X X轴方向时间基线的起始位置。 Y/T Y/T表示Y Y轴显示A A、B B通道信号波形，X X轴方向显示时间基线。 Add Add表示Y Y轴显示A A、B B通道信号迭加波形，X X轴方向显示时基。 B/A B/A表示将A A通道信号作为X X轴扫描信号，将B B通道信号施加在Y Y轴上显示，A/BA/B与上述相反(xingfn)(xingfn)。 2. 2.输入通道设置 示波器有两个完全相同的输入通道A A和B B，其面板如图3-163-16所示，其中： Scale Scale（伏/ /度选择）用于设置Y Y轴方向每格的电压值。 Y position Y position（Y Y位移）用于表示Y Y轴方向时间基线的起始位置。 第15页/共40页第十五页，共41页。 输入耦合方式中有三种，“AC”“AC”表示交流耦合；“0”“0”表示接地，可用于确定零电平在屏幕上的基准位置；“DC”“DC”表示直流耦合。 其中B B通道中的 按钮在单独使用时，显示B B通道的反相(fn (fn xin)xin)波形，若与时基调节中的AddAdd一起使用，则显示A A、B B通道A-BA-B迭加波形。 3. 3.触发方式设置 示波器的触发方式设置面板如图3-173-17所示，其中： Edge Edge用于选择上升沿触发或下降沿触发。 Level Level用于选择触发电平的大小。 触发方式有六种选择，一般情况下使用“Auto”“Auto”方式。第16页/共40页第十六页，共41页。 4. 4.示波器读数方法 为了测量准确和读数方便(fngbin)(fngbin)，一般在暂停仿真操作冻结波形后，再进行观测。图3-143-14中的指针1 1处读数中的T1T1表示当前位置的时刻，VA1VA1表示当前位置A A通道的电压值，VB1VB1表示当前位置B B通道的电压值；指针1 1、2 2处的读数差中的T2-T1T2-T1表示两读数轴之间的时间差，它一般用于测量信号周期等；VA2-VA1VA2-VA1（或VB2-VB1VB2-VB1）表示两读数轴处A A（或B B）通道波形的电压差，一般用于测量信号的幅度、峰峰值等。返回(fnhu)第17页/共40页第十七页，共41页。3.2.6 3.2.6 波特(b t)(b t)图示仪（Bode Bode PlotterPlotter） 波特图示仪是用来分析电路的频率响应，可以(ky)(ky)测试电路的幅频特性和相频特性，与实验室中的扫频仪相似，其图标和面板如图3-203-20所示。 1.连接电路 波特图示仪有IN和OUT两个端口，IN端口的+端连接电路输入端，OUT端口的+端连接电路输出(shch)端，而-极与模拟地相连。第18页/共40页第十八页，共41页。 2. 2.面板操作 波特图示仪测量幅频特性和相频特性曲线时，单击【MagnitudeMagnitude】按钮显示幅频特性曲线；单击【PhasePhase】按钮显示相频特性曲线；单击【SaveSave】按钮保存测量结果；单击【SetSet】按钮设置扫描的分辨率，数值越大精度越高。 Vertical Vertical（垂直坐标）和HorizontalHorizontal（水平(shupng)(shupng)坐标）可以选择的类型有LogLog（对数）和LinLin（线性），I I和F F分别是用来设置坐标起点值和坐标终点值。水平(shupng)(shupng)坐标表示测量信号的频率，垂直坐标表示测量信号的增益或相位。 3. 3.测量读数 读数时可以拖动读数指针或点击读数轴光标键，读数栏内显示指针处的读数。图中读数为：增益为4.162dB4.162dB，频率为18.197kHz18.197kHz。 第19页/共40页第十九页，共41页。 4.应用(yngyng)举例 图3-21所示为一个晶振频率测量电路，观测该晶振的频率特性曲线,读出晶振的谐振频率。 搭接电路。由于波特图示仪在测量时必须在输入端外加一个交流电压源的激励信号（这与扫频仪是不同的），故电路中加入了一个交流电压源。第20页/共40页第二十页，共41页。 打开仿真开关，观察电路的频率特性曲线，拖动读数指针至幅度最小处。 从面板中读出当前值为：增益为-18.955dB，频率为15.136MHz。 单击【Set】按钮设置扫描的分辨率为1000，提高(t go)测量精度，将观测的频率范围设置为14.5MHz15.5MHz，重新读出谐振频率为15.171MHz。返回(fnhu)第21页/共40页第二十一页，共41页。3.2.7 字信号(xnho)发生器（Word Generator） 字信号发生器是一个最多能够产生3232位同步逻辑信号的仪器，可以用来(yn li)(yn li)对数字逻辑电路进行测试，实际上是一个数字激励源编辑器，其图标和面板图如图3-223-22所示。 第22页/共40页第二十二页，共41页。 1. 1.连接电路 图标左边1616个端子输出低1616位逻辑信号，右边1616个端子输出高1616位逻辑信号，R R端为数据准备就绪端，T T端为外触发信号端。 面板图最左侧是字信号显示区，3232位的字信号以8 8位1616进制数进行显示，显示的内容(nirng)(nirng)可以通过滚动条前后移动，输出状态及变化的规则可自定义。 2.设置(shzh)字信号地址 面板图中的Address区用于设置(shzh)字信号地址，如图3-23所示，其中： Edit栏显示当前编辑的字信号地址。 Current栏显示当前输出的字信号地址。 Initial栏和Final栏分别用于设定输出字信号的首地址和末地址。图3-23 字信号地址编辑区第23页/共40页第二十三页，共41页。 3. 3.字信号输出方式设置 字信号发生器被激活后，经过编辑的字信号按照一定的规律逐行输出，同时在面板的底部对应于各输出端的3232个小圆圈内将实时显示(xinsh)(xinsh)输出字信号各个位（BitBit）的值。 字信号的输出方式如图3-243-24所示，分为三种方式，StepStep表示单步输出；BurstBurst方式表示字信号是从首地址开始至末地址连续逐条单循环地输出字信号；CycleCycle方式则表示循环不断地进行BurstBurst方式的字信号输出。 在Burst和Cycle状态下可设置中断点，通过光标选中某一地址(dzh)的字信号后，单击Breakpoint实现，设置为中断点的字信号在显示区中以*号显示，当运行至该地址(dzh)时输出暂停，单击Burst或Cycle则恢复输出。 图3-24 字信号的输出方式第24页/共40页第二十四页，共41页。 4. 4.模式设置 单击图3-243-24中的【PatternPattern】按钮，屏幕弹出图3-253-25所示的对话框。该对话框用来自定义字信号输出模型(mxng)(mxng)和字信号文件的操作，其中： Clear buffer Clear buffer复选框用于设置是否清除字信号编辑区的内容。 Open Open复选框用于打开存有字信号内容的字信号文件。 Save Save复选框用于保存字信号的内容。图3-25 模式设置对话框 Up Counter设置(shzh)输出递增编码的字信号，Down Counter设置(shzh)输出递减编码的字信号，Shift Right设置(shzh)输出右移编码字信号，Shift Left设置(shzh)输出左移编码字信号 。 第25页/共40页第二十五页，共41页。 5. 5.触发方式及输出频率设置 图3-223-22中的TriggerTrigger区用于设置触发方式，有两种触发方式：InternalInternal（内部）和Externa1Externa1（外部）当选择内部触发方式时，字信号的输出直接受输出方式按钮（StepStep、BurstBurst、Cyc1eCyc1e）控制。当选择外部触发方式时，必须接入外触发脉冲信号，而且要定义“上升(shngshng)(shngshng)沿”或“下降沿” ” 触发，然后单击输出方式按钮，待触发脉冲到时才启动输出。为了保持同步，往往用Data ReadyData Ready端（数据准备就绪）指示。 图3-223-22中的FrequencyFrequency区用于设置字信号输出频率，在BurstBurst和CycleCycle状态下的输出快慢由设定的输出频率决定。 6. 6.编辑字信号 图3-223-22所示面板图中的EditEdit区用于字信号模型编辑，如图3-263-26所示。第26页/共40页第二十六页，共41页。 字信号编辑时，在显示区中用鼠标选择(xunz)(xunz)编辑位置，当前编辑的地址可以在AddressAddress区的EditEdit栏中看出，然后在字信号模型编辑区的HexHex栏中以1616进制数输入数据；或在ASCIIASCII栏以ASCIIASCII码输入数据；或在BinaryBinary栏以二进制数输入数据，显示区中相应位置将显示已设定的字信号模型。图3-26 字信号模型编辑区返回(fnhu)第27页/共40页第二十七页，共41页。3.2.8 3.2.8 逻辑(lu j)(lu j)分析仪（Logic Logic AnalyzerAnalyzer） 逻辑分析仪可以同时观察多路逻辑信号波形，适用于逻辑信号高速采集和准确的时序分析，是分析和设计大规模数字系统(xtng)(xtng)的有力工具。系统(xtng)(xtng)提供的分析仪可以同步记录和显示1616路逻辑信号，其图标和面板图如图3-283-28所示。第28页/共40页第二十八页，共41页。 1. 1.连接(linji)(linji)电路 逻辑分析仪图标左侧1616个端口是输入信号端，使用时连接(linji)(linji)电路的测量点，图标下部的C C端口为外时钟输入端，Q Q端口为时钟控制输入端，T T是触发控制输入端。 2. 2.面板输入端和逻辑波形显示 图3-283-28中面板左边的1616个小圆圈对应1616个输入端，从上到下排列依次为最低位至最高位。为区别各路的波形，一般将输入的连接(linji)(linji)导线设置为不同的颜色。 波形的时间轴可以通过面板下边的Clocks/DivClocks/Div栏（时基）设置。当波形密集时，可将时基设置小一点。拖动读数指针可以读取数据，面板下部的两个方框内显示指针处的时间读数和逻辑读数（1616进制数）。第29页/共40页第二十九页，共41页。 3. 3.时钟控制设置 单击面板(min bn)(min bn)下部ClockClock区的【SetSet】按钮，可以对波形采集的控制时钟进行设置。 时钟源选择InternalInternal，必须在内部时钟频率栏内输入相应频率。Clock qualifierClock qualifier（时钟触发电平控制）的设置决定时钟控制输入端对时钟的控制方式，选中外部时钟（ExternalExternal）时才起作用。 4. 4.触发模式设置 单击TriggerTrigger区的【SetSet】按钮可以进行触发模式设置。 触发时钟沿有上升沿（PositivePositive）、下降沿（NegativeNegative）和任意边沿（BothBoth）三种选择选择。 Trigger qualifier Trigger qualifier（触发电平限制）对触发有控制作用，若该位设置为“X”“X”，则触发控制端不起作用；若该位设置为0 0（或1 1），则仅当触发控制端输入信号为0 0（或1 1）时，触发字才起作用。 返回(fnhu)第30页/共40页第三十页，共41页。3.2.9 3.2.9 逻辑(lu j)(lu j)转换仪（Logic Logic ConverterConverter） 逻辑转换(zhunhun)(zhunhun)仪是multiSIMmultiSIM软件中特有的虚拟仪器，实际工作中不存在与之对应的设备。它能完成逻辑表达式、真值表和逻辑电路三者之间的相互转换(zhunhun)(zhunhun)，为逻辑电路的设计与仿真带来了方便，图3-343-34是逻辑转换(zhunhun)(zhunhun)仪的图标和面板图。 8位输入端输出端电路真值表真值表表达式真值表简化表达式表达式真值表表达式电路表达式与非电路逻辑表达式区图3-34 逻辑转换仪的图标和面板图真值表区第31页/共40页第三十一页，共41页。 1. 1.连接电路 逻辑转换仪的图标中有9 9个端子(dun z)(dun z)，左边8 8个用于连接电路的输入端，右边的一个端子(dun (dun z)z)用于连接电路的输出端。只有在将逻辑电路转换为真值表时，才需将图标与逻辑转换仪相连。 2. 2.从逻辑电路导出真值表 绘制逻辑电路。 将逻辑电路的输入端连到逻辑转换仪的输入端，将逻辑电路的输出端连到逻辑转换仪的输出端。 单击 按钮（电路真值表），系统自行转换并在真值表区列出该电路的真值表，如图3-353-35所示。 第32页/共40页第三十二页，共41页。图3-35 要转换的电路及转换后的真值表第33页/共40页第三十三页，共41页。 3. 3.从真值表导出逻辑表达式 根据输入端的个数用鼠标单击逻辑转换仪面板顶部输入端的小圆圈，选定输入信号（由A A到H H）。 选定输入信号后，真值表区将自动出现输入信号的所有组合，而真值表区右端输出列全部显示为“？”。 用鼠标单击“？”，可以在“0”“0”、“1”“1”、“X”“X”之间切换，根据实际要求修改真值表的输出值0 0、1 1和X X（不定）。 单击 按钮（真值表表达式），在面板底部逻辑表达式栏出现相应的逻辑表达式，表达式中的“”“”表示逻辑变量(binling)“(binling)“非”，如AA表示。 单击 按钮（真值表简化表达式），可获得简化逻辑表达式，经过转换后的简化表达式如图3-363-36所示。 图3-36 真值表导出简化逻辑表达式第34页/共40页第三十四页，共41页。 4. 4.其它转换 在 逻 辑 转 换 仪 底 部 逻 辑 表 达 式 栏 内 输 入 表 达 式（“与- -非”式及“或- -非”式均可），然后单击 按钮（表达式真值表）得到相应的真值表。 单击 按钮（表达式门电路）则得到相应的逻辑电路图。 单击 按钮（表达式与非电路）得到由与非门构成(guchng)(guchng)的电路。 转换后的逻辑门电路将出现在电路工作区并处于选中状态，可以进行移动或删除操作。 返回(fnhu)第35页/共40页第三十五页，共41页。3.3 3.3 运行(ynxng)(ynxng)电路仿真 仿真电路创建完毕(wnb)(wnb)，接入仪器或运行分析方法可以获得仿真分析结果。执行ViewShow Simulation SwitchViewShow Simulation Switch（仿真开关），可以设置仿真开关的显示状态。 启动仿真 打开电路文件后，用鼠标单击主窗口右上角的启动图标 ，或选择SimulationRunSimulationRun菜单，系统启动仿真软件，自动将分析结果显示在各仪器仪表上。如果有错误，在仿真过程中会自动弹出窗口，显示电路仿真结果和仿真中出现的问题。 执行菜单ViewShow GrapherViewShow Grapher（显示分析图），系统将在分析图窗口中显示仿真结果。 3.3.1 仿真(fn zhn)电路运行第36页/共40页第三十六页，共41页。 暂停仿真 如果要暂停仿真操作，用左键单击主窗口右上角的暂停图标 ，或选择(xunz)(xunz)菜单SimulationPauseSimulationPause（暂停）实现暂停。一般在用示波器、逻辑分析仪等观测波形时，为了测量和读数方便准确，执行暂停操作冻结波形后，再进行测量和读数。 停止仿真 用鼠标单击主窗口右上角的停止图标 ，停止仿真操作。若需要对电路中的元器件、仪器等参数进行修改，或进行其它操作时，一般要在系统已处于停止仿真状态下进行。 第37页/共40页第三十七页，共41页。3.3.2 3.3.2 仿真(fn zhn)(fn zhn)分析仪器参数设置 对于(duy)(duy)示波器、逻辑分析仪等仪器在进行瞬态分析时必须设置仪器参数。执行菜单SimulationDefault Instrument SimulationDefault Instrument SettingSetting，屏幕弹出现图3-453-45所示的默认仪器设置对话框。图3-45 默认仪器参数设置第38页/共40页第三十八页，共41页。返回(fnhu)第39页/共40页第三十九页，共41页。感谢您的欣赏(xnshng)！第40页/共40页第四十页，共41页。NoImage内容(nirng)总结本章要点。 仪器的参数设置。 常用虚拟仪器的使用。Y position（Y位移）用于表示Y轴方向时间基线的起始位置。输入耦合方式中有三种，“AC”表示交流耦合。波特图示仪测量幅频特性和相频特性曲线(qxin)时，单击【Magnitude】按钮显示幅频特性曲线(qxin)。感谢您的欣赏第四十一页，共41页。